Prozessentwicklung und Elektrodenherstellung

Vakuum-Intensiv-Mischer.
© Fraunhofer IFAM

Vakuum-Intensiv-Mischer.

Roll-to-Roll-Beschichtungsanlage.
© Fraunhofer IFAM

Roll-to-Roll-Beschichtungsanlage.

Extruder in der Argon-Glovebox.
© Fraunhofer IFAM

Extruder in der Argon-Glovebox.

Die Performance elektrischer Energiespeicher wird ganz entscheidend von der Beschaffenheit der Elektroden beeinflusst. Nach heutigem Stand der Technik erfolgt deren Herstellung mittels Foliengießverfahren, bei dem fließfähige Massen aus Aktivmaterial, Leitfähigkeitsadditiven und Binder auf elektrisch leitende Trägermaterialien aufgebracht werden. Die Prozesskette von den Ausgangsmaterialien bis zur einsatzfähigen Elektrode umfasst die Verfahrensschritte Mischen und Dispergieren, den Nassauftrag selbst, die anschließende Trocknung und ggf. Kalandrierung (Verdichtung). Jeder einzelne Schritt muss dabei an die eingesetzten Materialen angepasst und hinsichtlich der Zielvorgaben und Anforderungen an die Elektrode optimiert werden.

Neue Materialien und Batterietechnologien erfordern häufig die Entwicklung neuer Herstellungsverfahren und Prozesse. Dazu forschen und entwickeln wir in den Bereichen:

  • Misch- und Beschichtungstechnik inkl. Scale-up
  • Rezeptentwicklung und Pastenformulierung für Foliengießverfahren (Dickschicht-Elektroden für Doppelschichtkondensatoren und Lithium-Ionen-Batterien, auch Silizium-Anoden für Lithium-Ionen-Batterien der nächsten Generation)
  • PVD/CVD-Verfahren (physikalische und chemische Gasphasenabscheidung): Dünnschichtelektroden und nanostrukturierte Silizium-Anoden Formgebungsverfahren unter Inert-Bedingungen: Kompositelektroden für Festkörperbatterien, z.B. mittels Extrusion
  • Herstellung dreidimensionaler Gasdiffusionselektroden mit angepassten Benetzungseigenschaften für Metall/Luft-Batterien.

Der Verarbeitungsmaßstab richtet sich dabei nach den eingesetzten Materialien und der Art der Fragestellung. Hierbei können wir sowohl den Labor- als auch den Pilotmaßstab abbilden.